Из школьного курса физики учащиеся имеют представление о том, что до XIX в. наиболее развитой областью физики была механика. Нужно объяснить им, что именно поэтому первые появившиеся вычислительные машины были механическими, позже - с развитием электромеханики - появились счетные машины, работающие на электрических реле. Но и механические, и электромеханические вычислительные машины обладали одним серьезным недостатком - малой скоростью вычислений. Только создание эелектронных ламп, а на их основе ЭВМ привело к качественному скачку в развитии вычислительной техники.

Но, что еще более важно, появление ЭВМ определило принципиально новую тенденцию современной научно-технической революции, а именно замену машиной логических функций человека.

Хотя история электронно-вычислительной техники и насчитывает всего около 30 лет, тем не менее в ее развитии уже можно выделить несколько этапов, как принято говорить, сменилось несколько "поколений" ЭВМ. В 40-50-х годах были созданы первые электронные вычислительные машины нового поколения, представляющие собой довольно малонадежные устройства, созданные на базе электронных ламп. Хотя их нельзя было применить еще в широких масштабах для целей управления, они позволяли производить некоторые громоздкие инженерные расчеты и, что более важно, заставили изменить представления о возможностях технических устройств.

Создание и широкое внедрение в технику полупроводников позволило создать ЭВМ второго поколения, имеющие полупроводниковую элементарную базу. Эти машины были надежнее и обладали большей машинной "памятью" и быстродействием; скорость вычислений у них составляла несколько десятков и сотен тысяч операций в секунду (у ЭВМ первого поколения она была на порядок меньше). И если машины первого поколения использовались в основном для решения научных задач, то возможности машин второго поколения позволили применить их в сфере управления и экономики, где в 60-е годы было занято около 80% всех ЭВМ. Появление второго поколения машин позволило решать принципиально новые задачи - экономическое управление отдельными предприятиями.

Машины третьего поколения, созданные в конце 60-х годов, выполнялись на интегральных схемах, в результате чего стало возможным заменить огромные блоки миниатюрными элементами. Принципиальной отличительной чертой этих машин была та, что они позволяли вести диалог "человек-машина".

Другая важная черта машин этого класса - возможность одновременного решения большого числа задач. На базе машин третьего поколения были созданы автоматизированные системы управления (АСУ), определяющие экономическое руководство целыми отраслями народного хозяйства (эта область использования электронно-вычислительных машин очень эффективна - ведь машина в своей "памяти" может хранить огромный цифровой материал).

Сейчас создаются машины четвертого поколения, обладающие еще более емкой памятью и еще более высоким быстродействием. В них используются миниатюрные элементы, предполагается применение оптоэлектроники и лазерной техники (в частности, для хранения информации предполагается использовать голограммы). Использование машин четвертого поколения даст возможность объединить отдельные машины в единые вычислительные системы, в перспективе предполагается создание единой общегосударственной системы сбора и обработки информации.

Электронно-вычислительные машины находят самое широкое применение во многих областях экономики, техники и производства: для поиска, хранения, обработки информации; для статистического учета, управления и планирования. Внедрение ЭВМ дает огромный экономический эффект (например, в области экономики оптимальные планы, рассчитанные на ЭВМ, оказываются на 20% эффективнее планов, рассчитанных традиционными методами).

Возрастает число научных применений ЭВМ, причем все чаще использование этих устройств позволяет решать важнейшие теоретические и прикладные задачи. Например, с помощью ЭВМ в космонавтике рассчитываются орбиты спутников и космических кораблей; в биологии был расшифрован генетический код, что явилось одним из самых ярких открытий XX в.; в медицине успешно проводится диагностика различных заболеваний; решается с помощью ЭВМ и ряд задач общественных и гуманитарных наук (социологии, истории, лингвистики и т.д.). Кроме того, развитие электронно-вычислительных машин привело к появлению кибернетики - науки об управлении и контроле.

.............

Важным моментом в изучении автоматизации является обобщающая лекция "Физика и научно-техническая революция", которая позволяет обобщить, в некоторой степени систематизировать и расширить знания учащихся в этой области, показать успехи, раскрыть направления развития автоматизации.

Роль физики как теоретической основы автоматизации понятна учащимся. Этому способствовало изучение основных видов автоматизации, принципов действия элементов, из которых состоят автоматические устройства: датчиклв, преобразователей информации, реле, исполнительных устройств.

Поэтому здесь основное внимание следует обратить на успехи и перспективы автоматизации. Это удобнее всего сделать, придерживаясь той структуры, которая была положена в основу изучения данного направления научно-технического прогресса: автоматический контроль; программное управление; управление с обратной связью.

В обобщающей лекции необходимо подчеркнуть, что современные устройства автоматического контроля позволяют фиксировать более 300 различных параметров технологических процессов, делая это надежнее, быстрее и качественнее человека. Так, например, лучшие образцы контрольно-сортировочных автоматов для подшипниковой промышленности имеют производительность до 10 000 деталей в час и размерность сортировки в пределах 0,00025 мм.

Среди станков с программным управлением наибольшее распространение в ближайшем будущем получат переналаживаемые автоматы, которые позволят в случае необходимости быстро перестроить их на выпуск новой продукции. Такой подход позволит осуществить автоматизацию не только крупносерийного производства, но и мелкосерийного.

Большим достижением технической мысли на сегодня являются станки с числовым программным управлением, в которых программа работы задается как система цифр, кодируемых на перфоленте или перфокартах, или магнитной ленте, а также может быть задана непосредственно на панели управления.

Например, система числового программного управления в станке 24-3ВФ4 обеспечивает координатные перемещения шпиндельной головки и гильзы, регулирование скорости этих перемещений, скорости вращения шпинделя, смену инструмента из магазина на 30 позиций, коррекцию инструмента и цикла обработки. Такой станок позволяет производить фрезерование плоскостей, сверление, зенкерование, растачивание и нарезание резьб по заданной программе.

Автоматизация только на основе программного управления в чистом виде, несмотря на большие успехи в этой области, невозможна, так как для широкого круга технологических процессов составление программы управления является весьма сложной и очень часто неразрешимой задачей. В таких случаях используется управление с обратной связью.

Принципиально новый этап в развитии такого управления связан с появлением электронно-вычислительных машин. Благодаря ЭВМ стала возможной автоматизация практически любого технологического процесса.

Данные о технологическом процессе от объекта управления посредством системы датчиков поступают в ЭВМ, где обрабатываются, анализируются, хранятся и на основе обработки и анализа поступившей информации вырабатываются управляющие сигналы. Далее управляющие сигналы посылаются исполнительным органам, которые, выполняя команды, осуществляют технологический процесс.

Отличительной чертой сегодняшней автоматизации является ее комплекный характер. Автоматизируются не только отдельные стороны технологического процесса, но и весь процесс в целом. Это достигается объединением групп автоматов в автоматический комплекс - автоматическую линию.

Количество автоматических линий, используемых в производстве, растет из года в год.

В десятой пятилетке взят курс на дальнейшее расширение выпуска и внедрения систем машин, полностью охватывающих весь технологический процесс, дальнейшее развитие получает создание автоматических систем управления (АСУ). Некоторые данные о развитии АСУ приведены в таблице.

Создание автоматизированных систем управления

	1966-1970	1971-1975	1976-1978
Число автоматизированных систем управления (АСУ) в том числе.....	414	2309	1162
АСУ предприятиями	151	838	218
АСУ технологическими процессами производства	170	564	595
АСУ территориальными организациями	61	631	230
АСУ министерств и ведомств	19	168	52
АСОИ (автоматизированные системы обработки информации)	13	108	67

В настоящее время наряду с отраслевыми автоматизированными системами управления создаются автоматизированные системы общегосударственного значения.



(Более подробно о развитии ЭВМ и о поколениях электронно-вычислительных машин можно прочитать на этом сайте в разделе публикаций из книги В. Бусленко и Н. Бусленко "Беседы о поколениях ЭВМ".)

***Из пособия для учителей "Физика и научно-технический прогресс"/под ред. В.Г. Разумовского, В.Ф. Фабриканта, А.Т. Глазунова; М.:Просвещение; 1980